玉米淀粉活性降解設(shè)備分解塑料膜探析

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1、玉米淀粉活性降解設(shè)備分解塑料膜探析 玉米淀粉活性降解設(shè)備分解塑料膜探析 2019/01/21 摘要：文章主要闡述了玉米淀粉活性降解機(jī)械化設(shè)備以及分解塑料膜的實(shí)驗(yàn)過程，探究玉米深加工產(chǎn)業(yè)化未來的發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞：玉米淀粉；活性降解；機(jī)械化設(shè)備；分解；塑料膜 我國的淀粉生產(chǎn)以玉米淀粉為主要生產(chǎn)力，玉米淀粉作為玉米深加工行業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，影響著玉米深加工的發(fā)展，玉米加工企業(yè)要加大使用機(jī)械設(shè)備才能提高產(chǎn)品的質(zhì)量，推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械化成為了提高玉米淀

2、粉生產(chǎn)品質(zhì)的必然選擇，同時(shí)也是傳統(tǒng)成產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)向現(xiàn)代生產(chǎn)農(nóng)業(yè)的必然過程。 1玉米淀粉的生產(chǎn) 用0.3%的亞硫酸對(duì)玉米進(jìn)行浸泡，然后通過碾碎、篩選、沉淀等工序?qū)⒂衩字瞥傻矸?，玉米淀粉中含有少量的蛋白質(zhì)，吸濕性高達(dá)30%以上，由單一的葡萄糖組成的多功能葡萄糖。玉米淀粉的提取最重要的方式就是將玉米的籽成分進(jìn)行分離，濕膜是最好的分離方法之一，由于籽粒的硬度強(qiáng)，需要先浸泡，然后加入SO2，破壞淀粉表面的蛋白質(zhì)，通過一些列的加工程序?qū)崿F(xiàn)不同成分的分離，最后只剩下玉米淀粉。淀粉不容易存儲(chǔ)，容易變質(zhì)，需要利用機(jī)械脫水、加熱脫水的方式對(duì)玉米淀粉進(jìn)行干燥。其工藝流程為：將浸泡后的玉米

3、分離后，會(huì)進(jìn)入到破碎與胚芽工序。這道工序需要設(shè)置兩道分離器，每一道分離器胚芽要分成兩級(jí)。玉米進(jìn)入第一級(jí)后會(huì)分離出純凈的胚芽，二級(jí)旋液分離器需要對(duì)遺漏的胚芽進(jìn)行回收，通過一道一級(jí)分離出的胚芽需要進(jìn)行脫水；然后將分離出的胚芽進(jìn)入到精磨與纖維分離工序，通過六道曲篩洗滌槽將纖維洗凈，然后回收淀粉，然后洗滌淀粉。淀粉乳經(jīng)過洗滌后會(huì)有很多麩質(zhì)、淀粉顆粒，中間夾雜了大量的完好的淀粉顆粒，需要通過離心機(jī)進(jìn)行洗滌，然后通過分離系統(tǒng)進(jìn)行淀粉回收，最后進(jìn)行干燥提取淀粉。 2玉米淀粉深加工 2.1玉米淀粉糖及衍生物 酸解法是最早出現(xiàn)的工業(yè)化淀粉水解方法，以無機(jī)酸作為催化

4、劑，在高溫加高壓的情況下對(duì)淀粉進(jìn)行分解，并將其轉(zhuǎn)化為糖。葡萄糖值表示淀粉的分解效果，通過酸水解產(chǎn)生的副作用較多，會(huì)影響葡萄糖的產(chǎn)物，如果葡萄糖的值在90左右，將會(huì)出現(xiàn)糖化困難；當(dāng)葡糖糖的值小于30會(huì)出現(xiàn)凝固現(xiàn)象；當(dāng)葡萄糖的值大于55時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大量的降解產(chǎn)品難以根除；雙酶法主要是通過液化酶的方式對(duì)淀粉進(jìn)行液化，使用糖化酶對(duì)液化產(chǎn)物進(jìn)行糖化的生產(chǎn)過程；酸酶法是使用酸水解成低聚糖，然后再使用淀粉酶水解為目標(biāo)糖的工藝過程。淀粉糖的應(yīng)用廣泛，在制藥、食品加工中都有涉及，比如淀粉糖漿、果葡糖漿、麥芽糖等。 2.2淀粉發(fā)酵產(chǎn)品 玉米淀粉發(fā)酵產(chǎn)品有很多的種類，其中使用最為廣泛的

5、有酒精、味精、甘油、維生素C、各種有機(jī)酸等，酒精以食用酒精為主，是淀粉發(fā)酵的主要產(chǎn)品之一。 2.3玉米變性淀粉 變性淀粉主要是通過物理或者化學(xué)的手段改變淀粉的分子結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生一種新的淀粉衍生物。影響變形淀粉性能的主要原因有原料、水質(zhì)、分子取代度、工藝溫度、PH值等，變形反應(yīng)后的需要對(duì)過濾、包裝以及干燥等工序進(jìn)行控制。玉米變性淀粉的生產(chǎn)方法分為濕性與干性，濕性以淀粉乳為主，將淀粉與水或其他的介質(zhì)混合形成淀粉乳，并在一定的條件下與化學(xué)試劑發(fā)生變性反應(yīng)，從而生成變性淀粉。 3玉米淀粉活性降解機(jī)械化設(shè)備及其塑料膜分解過程 3.1使用的材

6、料 用玉米淀粉作為測試的原材料，有一個(gè)前提，玉米淀粉必須要經(jīng)過機(jī)械活化，活化大約一個(gè)小時(shí)左右。還需要甲烷磺酸、乙二醛、聚乙烯醇、乙酸酐、冰醋酸、乙醇、氫氧化鉀、鹽酸、丙三醇等材料。 3.2所需的設(shè)備 帶有電子分析的天平、帶有磁力的電冰箱、能夠發(fā)熱且進(jìn)行水循環(huán)的攪拌器、真空泵、粉碎機(jī)、真空干燥箱、振蕩器、攪拌器、數(shù)碼相機(jī)等。需要注意的是真空泵需要帶有旋片的，干燥箱要有恒溫。 3.3測試的方法 3.3.1分解玉米中的醋酸酯 如何分解玉米淀粉中的醋酸酯，需要有具體的方法與步驟。首先在準(zhǔn)備的材料中選取11m

7、l的乙酸酐，將乙酸酐放在容納量為50ml的容器中，將容器密封放在冰箱中。當(dāng)冰箱的溫度降到只有5℃時(shí)，取出不含任何水分的玉米淀粉，重量控制在5g左右，將玉米淀粉放在燒瓶中，燒瓶大概有150ml左右，在150ml的燒瓶中倒入8.8ml的冰醋酸，將磁子放入燒瓶中。為了方便提取，在燒瓶中裝上分液漏斗，溫度要控制在25℃左右的室內(nèi)溫度，然后對(duì)燒瓶中的液體進(jìn)行攪拌，大概持續(xù)兩分鐘左右。然后將放在冰箱中的醋酸酐倒入燒瓶中，要在五分鐘之內(nèi)導(dǎo)入燒瓶中。隨后將1ml的冰醋酸攪拌在克重為0.07ml的甲烷磺酸中進(jìn)行稀釋，十分鐘之內(nèi)的時(shí)間將攪拌后的甲烷磺酸倒入燒瓶中，將溫度計(jì)放在燒瓶中。在燒杯中裝入蛇形狀的冷凝管，將

8、燒瓶放進(jìn)具有一定溫度的攪拌器中，調(diào)試好攪拌器的運(yùn)行速度，隨后記錄溫度與時(shí)間。等待這些材料反應(yīng)結(jié)束后，通過攪拌的方式將反應(yīng)物倒入去離子的水中，去離子水與反應(yīng)物容量的分別為10和1，然后將沉淀物篩選，使用離子水將殘?jiān)^濾掉，然后將篩選出來的反應(yīng)物放置一段時(shí)間。最后將反應(yīng)物放在干燥箱中，溫度為50℃，進(jìn)行粉碎，然后對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行篩選，裝入袋中，放進(jìn)干燥器中作為后期實(shí)驗(yàn)備用。 3.3.2提取玉米淀粉的結(jié)構(gòu) （1）測試替代度。對(duì)玉米淀粉的結(jié)構(gòu)進(jìn)行提取，通過測試替代度的方式。首先取出1g的玉米淀粉的樣品，放在容量為250ml的容器中，然后在容器中倒入50ml的溶液，隨后將容器

9、密封，并不斷的搖動(dòng)容器，然后在50℃的溫度下對(duì)容器進(jìn)行保溫，時(shí)間為三十分鐘。冷卻后的溫度要與室內(nèi)的溫度保持一致，然后在容器中放入40ml的氫氧化鉀，將容器的瓶口封閉，在室內(nèi)溫度為25℃的條件下放置三天，期間可以偶爾對(duì)容器進(jìn)行放置。 （2）測試紅外光與溫度。將實(shí)驗(yàn)的樣品淀粉與不含水的淀粉末進(jìn)行混合，通過紅外線的照射觀察它們的混合效果。然后將混合后的物體磨細(xì)，攪拌均勻后制成壓片，然后使用紅外光一起對(duì)物體進(jìn)行測試。測試時(shí)注意溫度。將樣品取出放在4ml的鋁制盒子中，以鋁制盒子作為參照物，對(duì)樣品進(jìn)行升溫，從30℃升溫到350℃，速度控制在10℃/min。 （3）觀察顆粒的

10、外形。使用雙面膠將樣品固定，然后進(jìn)行噴金，將顯示出來的淀粉特征使用相機(jī)進(jìn)行拍攝，進(jìn)行保存，便于后期的觀察。3.3.3分解塑料膜的設(shè)備分解塑料膜的設(shè)備如何制造，制作的過程為，取出6ml的淀粉，或者90ml的蒸餾水，或者是醋酸酯，然后將取出的物質(zhì)放在燒瓶中，在燒瓶中裝上攪拌器、溫度計(jì)、冷凝管，將燒瓶的溫度調(diào)至90℃，時(shí)間為一個(gè)小時(shí)。一個(gè)小時(shí)后在燒瓶中放入乙烯醇、甘油、乙二醛，快速進(jìn)行攪拌，溫度調(diào)至85℃，時(shí)間為半個(gè)小時(shí)，等到反應(yīng)物結(jié)束后，將反應(yīng)物倒進(jìn)模具中，在空氣中進(jìn)行干燥，將凝固后的膜按要求裁剪，并放在貯藏的容器中以備用。 3.3.4測試性能 （1）測定力學(xué)與耐水

11、性。按照國家規(guī)定的相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)，使用國內(nèi)生產(chǎn)的電子檢測儀進(jìn)行檢測，對(duì)塑料膜的橫向拉力與縱向拉力進(jìn)行檢測。設(shè)置電子檢測器的距離，將距離控制在105ml~95ml之間，標(biāo)準(zhǔn)距離設(shè)置在50.5ml~49.5ml之間，拉伸的速率設(shè)置在50ml/min，所有的測試完成之后將記錄最大測定值。將淀粉的塑料膜放在蒸餾水中浸泡24小時(shí)，溫度是標(biāo)準(zhǔn)的室內(nèi)溫度。膜的水分要擦干，然后對(duì)塑料膜的厚度與寬度進(jìn)行測試，并對(duì)測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，然后與沒有浸入蒸餾水的塑料膜進(jìn)行對(duì)比測試，記錄數(shù)據(jù)[8]。在50℃的條件下，對(duì)塑料膜進(jìn)行24小時(shí)的干燥操作，然后分辨種類。在室內(nèi)溫度的條件下在塑料膜中倒入蒸餾水，并浸泡24小時(shí)，然后再

12、使用濾紙將表面的水分吸干，對(duì)塑料膜的重量進(jìn)行測試，并記錄數(shù)據(jù)。 （2）測試熱水性與分解能力。將長20ml、寬25ml的塑料膜放在燒開的水中，浸泡時(shí)間為5min，然后將塑料膜取出，觀察變形的情況，并對(duì)塑料膜的受熱性進(jìn)行對(duì)比，然后使用相機(jī)進(jìn)行拍照觀察。將塑料膜的水分過濾掉之后進(jìn)行稱重，然后在塑料膜的上下部分墊上尼龍紗，將塑料薄膜埋在20cm左右的土壤下，20天之后將塑料膜取出，將塑料膜洗干凈，將水分過濾掉稱重，使用顯微鏡對(duì)塑料膜試驗(yàn)前后的樣品進(jìn)行觀察，并對(duì)塑料膜的分解情況進(jìn)行對(duì)比。 3.4測試結(jié)果 對(duì)醋酸酯進(jìn)行紅光分解。淀粉進(jìn)行一小時(shí)的活化后，能夠有

13、不同類型的醋酸酯圖形進(jìn)行代替，根據(jù)時(shí)間的逐漸增加，替代度就越強(qiáng)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)最高峰值，等高峰過后，表示淀粉酯化對(duì)于結(jié)晶的結(jié)構(gòu)造成了破壞，伴隨著替代度的增強(qiáng)破壞也越來越強(qiáng)，然后在2.8的位置上，醋酸酯的峰值就會(huì)基本消失。使用一小時(shí)活化的玉米淀粉設(shè)備替代不同類型的醋酸酯，在測試的過程中，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)不同情況的峰值，第一個(gè)峰值大概出現(xiàn)在50℃~180℃的溫度之間，第二個(gè)峰值會(huì)出現(xiàn)在270℃~290℃的溫度之間。在升溫的過程中淀粉的水分被蒸發(fā)才會(huì)出現(xiàn)溫度在50℃~180℃的高峰值；淀粉分子內(nèi)部受到了來自高溫的破壞會(huì)出現(xiàn)270℃~290℃的第二個(gè)高峰值。當(dāng)取代值大于0.5時(shí)，如果醋酸酯沒有出現(xiàn)非常明顯的高峰

14、，說明在這樣的環(huán)境下醋酸酯與活化的玉米淀粉相比而言性能更加穩(wěn)定。 此次的試驗(yàn)主要是對(duì)玉米淀粉進(jìn)行測試，測試的目的就是為分解塑料膜的可能性提供了依據(jù)。通過紅外光儀器、顯微鏡、熱量儀等對(duì)醋酸酯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)，并對(duì)穩(wěn)定性與外觀進(jìn)行了測試，分析酯化的原理，不僅降低了溫度，還提高了醋酸酯的穩(wěn)定性。 參考文獻(xiàn)： [1]肖兵兵，王猛，張凱，等.活性降解的機(jī)械化設(shè)備和分解塑料膜的可行性[J].科技展望，2015（12）. [2]劉瑾瑾，陸慧玲.玉米淀粉生物降解塑料薄膜的制備及性能研究[J].輕工科技，2017（6）：40-43.